[发明专利]具有激光测距仪系统的水池清洁器和方法

说明书

公开了具有激光测距仪系统的水池清洁器和方法。本发明的实施例提供了一种水池清洁器控制系统，包括激光测距仪，激光测距仪具有第一激光线发生器、第二激光线发生器和相机。第一激光线发生器和第二激光线发生器被定位为发射平行的激光线，并且相机被定位为拍摄对象上投射的激光线的图像。控制系统还包括与激光测距仪通信的控制器，其被配置成控制激光线发生器的操作以发射激光线并控制相机以拍摄图像。控制器还被配置成从相机接收图像，计算图像中激光线之间的像素距离，并基于像素距离计算相机和对象之间的物理距离。

本申请是申请日为2013年6月27日、申请号为201380041089.X、 题为“具有激光测距仪系统的水池清洁器和方法”的中国发明专利申请 的分案申请。

相关申请

本申请依据35U.S.C.§119要求于2012年6月27日提交的美国 临时专利申请No.61/664,945的优先权，在此通过引用将其全部内容 并入本文。

背景技术

为了让无人驾驶运载工具真正自主，它们必须拥有在被置入未知 环境中时定位自己并了解它们周围的物理对象的能力。例如，这样的 运载工具为高级应用(例如绘图和运载工具定位)以及低级应用(例 如障碍物躲避)获知信息。一旦运载工具获知其工作所处的环境的信 息，就能够自由地且以优化的模式在环境附近运动，以实现其需要的 任务，同时保持不受损伤。尽管已经为在水外操作的运载工具开发了 各种传感器，但可用于水下运载工具的传感器数量是有限的。

例如，对于工作在户外环境的运载工具，可以利用能够提供厘米 范围的精确度的基于卫星的定位传感器(例如GPS传感器)完成定位。 而且，基于激光的测距仪，包括光探测和测距(LiDAR)传感器，能 够向运载工具提供毫米精确度的关于周围环境的信息。不过，LiDAR 传感器成本高昂，阻止了低预算应用，且LiDAR和基于卫星的传感 器都不能在室内(即，封闭)或水下环境中正常工作。

在水下环境中，大部分通用的传感器技术基于声学。例如，声波 导航和测距(SONAR)能够为在大尺度开放水环境中操作的运载工具 提供准确的传感器数据。不过，在封闭的水下空间中，例如游泳池中， 基于声学的解决方案(例如SONAR)由于封闭环境中的反射所导致 的大量多次回波而难以使用。结果，已经提出了一些基于激光的方法。 例如，一种方法包括具有激光指示器和相机的运载工具，激光指示器 投射(project)单个点，且相机可视化从封闭空间的壁反射的点。由 于该设计，这种运载工具仅能够确定与相机正前方的单个位置相关的 距离信息。而且，这样的设计严重依赖于校准例程(calibrationroutine)，该校准例程利用距离绘制激光指示器在图像系中的位置。 另一种方式包括使用单条激光线和相机来产生水下对象的完整3D地 图。不过，在并非极暗的环境中找到完整的激光线可能是有难度的。 因此，这种方式不能够用于可能存在大量天然和人造光的操作环境中， 例如游泳池和温泉环境中。

发明内容

本发明的一些实施例提供了一种水池清洁器控制系统，以检测距 水池清洁器前方对象的物理距离。控制系统包括激光测距仪，其具有 第一激光线发生器、第二激光线发生器和相机。第一激光线发生器和 第二激光线发生器被定位以发射平行的激光线，并且相机被相对于第 一激光线发生器和第二激光线发生器定位以拍摄对象上投射的激光线 的图像。控制系统还包括与激光测距仪通信的控制器，该控制器被配 置成控制第一激光线发生器和第二激光线发生器的操作以发射激光线 并控制相机以拍摄投射到对象上的激光线的图像。控制器还被配置成 从相机接收图像，计算图像中激光线之间的像素距离，并基于像素距 离计算相机和对象之间的物理距离。